Fisika2015 07 Geofisika 04 Nur Faizin

(1)

S

EMINAR

N

ASIONAL

F

ISIKA DAN

P

EMBELAJARANNYA

2015

ISBN978-602-71273-1-9 F-G-1

Forward Modeling Metode Geolistrik Konfigurasi

Wenner 1-D

NUR FAIZIN1,*)_{, LILIK HENDRAJAYA}2)

1) _{Program Studi Pascasarjana Fisika Institut Teknologi Bandung. Jl. Ganesa 10 Bandung 40132} E-mail: payizin@gmail.com

2) _{Jurusan Fisika FMIPA Institut Teknologi Bandung. Jl. Ganesa 10 Bandung 40132} E-mail: lilik.hendrajaya@gmail.com

*)_{PENULIS KORESPONDEN}

ABSTRAK: Metode geolistrik merupakan metode yang dapat digunakan untuk mengetahui lapisan bumi berdasarkan sifat kelistrikannya. Secara umum, metode geolistrik dikenal tiga macam konfigurasi yaitu konfigurasi Wenner, Schlumberger, dan dipole-dipole. Dalam penelitian ini telah dilakukan forward modeling untuk konfigurasi Wenner 1-D untuk dua dan tiga lapisan bumi. Proses pemodelan dilakukan dengan menggunakan software MATLAB R2009a. Setelah hasil yang diperoleh dari proses pemodelan dibandingkan dengan kurva referensi yang sudah ada ternyata sudah sesuai. Hal ini menunjukkan bahwa proses forward modeling yang telah dilakukan sudah benar.

Kata Kunci:Geolistrik, Wenner, Forward Modeling.

PENDAHULUAN

Dengan bertambahnya penduduk setiap tahunnya akan berdampak pada peningkatan kebutuhan air dalam rumah tangga. Selain itu, saat musim kemarau banyak daerah yang mengalami kekeringan. Sehingga perlu dilakukan survai pada lapisan bumi untuk mencari sumber air tanah.

Metode geolistrik merupakan salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengeksplorasi bawah permukaan lapisan tanah dengan cara mengalirkan arus DC bertegangan tinggi (Sudaryo, 2008). Secara umum, metode geolistrik dibagi menjadi tiga konfigurasi yaitu konfigurasi Wenner, Schlumberger, dan Dipole-dipole. Metode ini dimodelkan dengan menggunakan persamaan resistivitas semu lapisan bumi (Chave et al., 1991).

Proses forward modeling pada penelitian ini menggunakan software MATLAB R2009a. Pemodelan yang telah dilakukan menggunakan konfigurasi Wenner. Pemodelan dengan menggunakan konfigurasi Wenner telah berhasil dilakukan untuk dua dan tiga lapisan bumi.

METODE PENELITIAN

Konfigurasi Wenner merupakan salah satu konfigurasi yang umum

digunakan dalam survai geolistrik. Dalam konfigurasi Wenner, perbandingan jarak antar elektroda arus adalah tiga kali jarak antar elektroda potensial. Saat melakukan pengubahan jarak elektroda arus, elektroda potensial harus tetap memiliki perbandingan yang sama seperti awal.

Contoh konfigurasi Wenner dapat ditunjukkan pada Gambar 1. C1 dan C2

merupakan elektroda arus. Sedangkan P1

dan P2 adalah elektroda potensial.

Perbandingan jarak antara r2 dengan r1

adalah dua kalinya begitu pula r4 dengan r3.

Konfigurasi Wenner bekerja dengan menginjeksikan arus listrik ke dalam tanah. Arus listrik yang diinjeksikan akan menghasilkan keadaan equipotensial yang berbentuk setengah bola. Keadaan equipotensial ini sesuai dengan persamaan Laplace,

0

2





V

_. ₍₁₎

(2)

S

EMINAR

N

ASIONAL

F

ISIKA DAN

P

EMBELAJARANNYA

2015

ISBN978-602-71273-1-9 F-G-2 Akibat dari bumi yang berlapis,

maka perubahan equipotensial searah dengan kedalaman bumi (z). Persamaan (1) akan memberikan solusi dalam bentuk fungsi Bessel dalam koordinat silinder yang berbentuk, pertama, λ adalah variabel dari integrasi, K1(λ) adalah Fungsi Slichters Kernel yang

bergantung pada parameter lapisan, dan J0(λ) adalah fungsi Bessel orde ke-nol

(Mattice, 2011). Dengan menyelesaikan fungsi Bessel pada persamaan (2) dan berdasarkan pada Gambar 1 maka beda potensial antar elektrodanya dapat diekspresikan sebagai berikut,



lapisan bumi yang ditinjau. Resistivitas semu dari lapisan bumi dapat dituliskan,

I

Persamaan (5) merupakan bentuk persamaan resistivitas semu untuk konfigurasi Wenner dua lapis. Untuk model dua lapis dianggap bahwa lapisan kedua memiliki ketebalan tak hingga (Sharma et al. 2013). Sedangkan untuk

pemodelan tiga lapis, lapisan ketiga dianggap memiliki ketebalan tak hingga. Resistivitas semu untuk tiga lapis dapat

diperoleh dengan cara rekursi (Bhattacharya, 1968). Proses forward modeling dilakukan untuk persamaan (5) dan (6).

Algoritma pada proses forward modeling dapat dituliskan sebagai berikut,

 Penentuan parameter awal yaitu



1,

2



,



3 dan z, pada resistivitas semu.

 Memplotkan resistivitas semu dalam 1-D.

 Hasil forward modeling dibandingkan dengan kurva standar.

Proses forward modeling dalam penelitian ini menggunakan software MATLAB R2009a. Perbandingan nilai parameter-parameter untuk dua lapis adalah



1 = 5 m. Selanjutnya hasil forward modeling yang diperoleh dari proses pemodelan dibandingkan dengan referensi yang sudah ada. Jika hasil forward modeling sudah sesuai dengan referensi maka proses pemodelan yang telah dilakukan sudah benar.

HASIL DAN PEMBAHASAN

(3)

S

EMINAR

N

ASIONAL

F

ISIKA DAN

P

EMBELAJARANNYA

2015

ISBN978-602-71273-1-9 F-G-3

Gambar 2. Hasil Forward Modeling Dua Lapis dan Tiga Lapis.

Gambar 3. Kurva Standar untuk Dua dan Tiga Lapis (Hoeven, 1964)

Gambar 3 menunjukkan kurva standar untuk dua dan tiga lapis. Kurva ini berlaku hanya untuk ketebalan lapisan pertama dan kedua sama. Nilai resistivitas semu akan berbeda jauh saat jarak elektrodanya semakin membesar.

Plot dari resistivitas semu pada Gambar 2 dibandingkan dengan plot kurva standar yang ditunjukkan pada Gambar 3. Jika kita tinjau dari gambar yang diperoleh, plot resistivitas semu pada Gambar 2 mengindikasikan adanya kesesuaian dengan kurva standar. Hal ini didasarkan pada hasil plot untuk jarak eletroda 0 sampai 1,25 dalam skala logaritmik kurva dua lapis dengan tiga lapis saling berimpit, sedangkan untuk jarak elektroda di atas 1,25 perbedaan keduanya semakin jelas.

Nilai resistivitas semu saat jarak elektrodanya minimum (nol) untuk dua dan tiga lapis sama yaitu sekitar 2,98. Sedangkan untuk jarak maksimum 1,8 (skala logaritmik) diperoleh nilai 2,84 untuk dua lapis dan 2,74 untuk tiga lapis.

Dari hasil forward modeling diperoleh gambaran yaitu dengan memperbesar jarak elektroda maka semakin jelas adanya perubahan resistivitas semu atau terjadi anomali. Sebaliknya jika jarak elektrodanya kecil maka anomali dari lapisan bumi kecil juga atau bahkan tidak ada anomali. Hal ini dikarenakan untuk jarak elektroda yang kecil, lapisan bumi bersifat homogen.

KESIMPULAN

Hasil dari forward modeling untuk dua dan tiga lapisan bumi diperoleh kurva resistivitas semu yang sesuai dengan kurva standar dari referensi. Saat jarak elektrodanya relatif kecil kurva dua lapis dengan tiga lapis saling berimpit, sedangkan untuk jarak elektroda yang semakin besar, kurva resistivitas semunya semakin berbeda.

DAFTAR RUJUKAN

Bhattacharya, P. (2012). Direct current geoelectric sounding: Principles and

interpretation (Vol. 9). Elsevier.

Chave, A. D., Constable, S. C., & Edwards, R. N. (1991). Electrical exploration

methods for the

seafloor. Electromagnetic methods in

applied geophysics, 2, 931-966.

Mattice, M. D. (2011). Geothermal and ground water exploration on Maui, Hawaii, by applying dc electrical

soundings (Doctoral dissertation,

University of Hawaii at Manoa).

Sharma, S. P., & Biswas, A. (2013). A practical solution in delineating thin conducting structures and suppression problem in direct current resistivity sounding. Journal of Earth System

Science, 122(4), 1065-1080.

Sudaryo, B., & Rohima, S. A. (2008).

Pengolahan data geolistrik dengan

metode Schlumberger. (Vol. 2),

0852-1697.

Van der Hoeven, F. G.

(1964). Interpretation of geoelectric

resistivity curves(Doctoral dissertation,